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Development of Algorithm for Estimating Seismic Damage of Buried Pipelines Using State-Vector Space on Road Surface Ground Failures

路面地面破坏状态向量空间估计埋地管道地震损伤算法的开发

基本信息

批准号：
22K18303
负责人：
庄司学
金额：
$ 16.06万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18303/
关键词：
末梢系埋設管路地震損傷推定アルゴリズム道路路面地盤変状

项目摘要

本研究の目的は，上水道の配水管，及び，下水道の汚水管・雨水管等のライフライン末梢系地下埋設管路を対象として，埋設地点の道路路面に対する地震起因の地盤変状を画像データとして覚知した場合の埋設管路の損傷推定アルゴリズムを開発することである．研究パートAでは，地震起因の地盤変状で被災した埋設管路のデータベースを構築するとともに，道路路面に発生した地震起因の地盤変状の特徴を明らかにした．熊本地震発生後の道路路面の数百点に及ぶ被害モードを25枚の航空写真から同定し，道路路面の地震被害モードに関わる教師データを構築するともに，これらの輝度値の変化に着目することで，コントラスト(CNT)，分散(VAR)，歪度(SKW)，尖度(KRT)，エネルギー(EGY)，エントロピー(EPY)の6つの特徴量に基づくテクスチャ解析により，道路路面の地震被害モードの検出に有効な特徴量を定性的に明らかにした．同じく熊本地震で被災した上・下水道の末梢系埋設管路を対象として，地表面最大速度(PGV)並びに地表断層変位(U)の空間変動に対する埋設管路の被害率の特徴を明らかにし，PGVとUの2変量に対するフラジリティー特性を解明した．研究パートBでは，UAVや車両搭載カメラより取得する画像データより推定される道路路面の状態量から，地震で被災した後の管路－埋設地盤系の状態観測量を出力する識別子を創出することで，地震直後の地下埋設管路の損傷推定に関わる第1フェーズのアルゴリズムの開発を試みた．RTK-GNSS並びに高解像度コンパクトデジタルカメラを搭載したドローンを想定した実験装置を用いて地表の亀裂の空撮画像を取得した上で，空撮画像のステレオマッチングによる亀裂の深さ計測アルゴリズムを提案し，ミリメートルオーダの高さ方向解像度及び深さ5cmから15cmの亀裂に対してマイクロメートルオーダの亀裂の深さ計測精度を達成した．

The purpose of this study is to investigate the damage estimation of buried pipelines in the case of underground buried pipelines such as distribution pipes of water supply and sewage pipes and rainwater pipes. Study on the characteristics of the earthquake causes and the structure of the buried pipelines. Several hundred points of road surface after Kumamoto earthquake and 25 aerial photos of road surface damage caused by earthquake are simultaneously determined. The road surface damage caused by earthquake is related to the construction of teacher's data. The brightness of the road surface changes. The characteristics of the road surface are: CNT, VAR, SKW, KRT, EGY, EPY. The road surface earthquake damage detection has the characteristic quantity to determine clearly. The characteristics of damage rate of buried pipeline caused by Kumamoto earthquake are analyzed. The maximum velocity of ground surface (PGV) and the spatial variation of ground fault position (U) are analyzed. Study on the state of road surface after earthquake and the state of buried ground system after earthquake. The first part of the research on damage estimation of underground pipelines after earthquake is to test the development of RTK-GNSS and high-resolution equipment. The first part of the research is to test the development of RTK-GNSS and high-resolution equipment. High directional resolution and measurement accuracy of crack depth from 5cm to 15cm are achieved.